搭便车的地球微生物能在火星上茁壮成长吗？

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点。

洛杉矶——当好奇号探测器升空前往火星时，该航天器携带了一些“偷渡者”——据 NASA 的最佳估计，有 278,000 个细菌孢子。按照航天器的标准来说，这已经是非常干净的了——为了大幅减少细菌数量，该任务的组件都经过了消毒、擦拭、烘烤，并在洁净室中精心呵护。

诸如好奇号这样的火星任务都必须遵守严格的行星保护政策，旨在保护太阳系中可能存在生命的原生栖息地。毕竟，入侵物种在地球上已经是一个非常严重的问题，我们只能推测地球微生物在火星上的生存状况。

然而，这种推测正变得越来越有依据。在本周在此地举行的关于当前火星宜居性的会议上，许多研究人员描述了在火星模拟舱中进行的实验，这些模拟舱可以复制这颗红色星球的部分环境条件。最引人入胜的是，佛罗里达大学的安德鲁·舍尔格描述的一组新实验表明，火星环境中最恶劣的三个要素——低压、低温和主要由二氧化碳组成且几乎没有氧气的的大气层——并不是地球生物不可逾越的障碍。相反，一些微生物不仅能蛰伏冬眠，实际上还能在这些条件下生长。

支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。

舍尔格和他的佛罗里达大学同事韦恩·尼科尔森及其合作者收集了在航天器表面、洁净室和佛罗里达州肯尼迪航天中心周围发现的 24 种微生物菌株，以及两种能耐受恶劣环境的极端微生物。这些细菌包括常见的物种，如枯草芽孢杆菌和大肠杆菌，但正如舍尔格所说，“我们这组实验中的赢家”是液化沙雷氏菌，一种广泛存在的通才微生物。

大多数选定的微生物物种在零摄氏度的温度下（该温度在火星表面温度的上限范围内）会停止生长，即使没有受到低压或缺氧条件的影响也是如此。但是液化沙雷氏菌不仅在低温下成功生存，而且在同时暴露于以二氧化碳为主的大气和仅为 7 毫巴的类似火星压力下也成功生存。（地球海平面大气压约为 1,000 毫巴。）研究人员在 1 月份的《天体生物学》杂志上报告了他们的发现。

虽然液化沙雷氏菌实际上在三重恶劣条件下生长，但其他物种并没有死亡——它们只是处于休眠状态。“所有这些细菌都没有被暴露的条件杀死，”舍尔格说。当返回到环境实验室条件时，所有处于非活动状态的细菌物种都恢复了生长。

在一项单独的研究中，预先适应在寒冷条件下生存的细菌表现得更好。在12 月发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，舍尔格、尼科尔森及其同事报告说，从西伯利亚永久冻土中分离出来的细菌在类似火星的条件下茁壮成长。这些来自肉杆菌属的物种似乎实际上更喜欢低压条件。“当它们在零度 [摄氏度]、二氧化碳和 7 毫巴大气压下生长时，它们似乎比在二氧化碳和 1,000 毫巴压力或在氧气和 1,000 毫巴压力下生长得更好，生长速率更高，”舍尔格说。

但细菌不需要来自极端栖息地才能在类似火星的条件下茁壮成长。舍尔格在会议期间分享了一项初步的、未发表的研究，该研究表明，低压或低气压环境实际上刺激了从一种不寻常的来源——人类唾液中采集的微生物的生长。在二氧化碳大气下低温培养的培养皿中，唾液菌群在类似地球的压力下未能生长。“然而，这些低气压生物在火星般 7 毫巴的压力下涌现出来，”他说。舍尔格在一封电子邮件中指出，在低气压条件下茁壮成长的特定生物尚未被确定，但“人类口腔并不是一个人们会期望发现会产生如此奇怪反应的微生物的地方。”

尽管如此，证明一些细菌在类似火星的压力、温度和大气成分下表现良好，与证明地球生命可以在火星上茁壮成长还有很长的路要走。舍尔格和他的同事们统计了火星上可能对生命有害的 17 个环境因素，其中压力、温度和缺氧仅仅是三个。这两项细菌研究中未解决的两个重要生命威胁是来自阳光的紫外线辐射，幸运的是，在地球上，臭氧会衰减紫外线辐射，以及红色星球表面的极端干燥。舍尔格指出，准确地模拟火星的干燥化会迅速降低细菌的生长培养基。“我们必须减少蒸发才能进行这些实验，”他说。

这又让我们回到了好奇号探测器及其飞行硬件上的数十万个孢子。即使考虑到这项新研究，探测器的着陆点似乎也极不可能受到地球生物的污染。舍尔格说，直接和反射的阳光可能在任务的头一两天内就对探测器外部进行了消毒。任何幸存者都不太可能在好奇号的着陆点盖尔陨石坑找到立足之地。“即使紫外线辐射没有对车辆外部或车轮上的微生物进行消毒或杀死，即使微生物被分散了，盖尔陨石坑极端的干燥条件也强烈反对”来自地球的“偷渡者”的扩散，他补充说。